[发明专利]太赫兹行波管用高性能铝酸盐源及其制备方法

说明书

本发明公开了一种太赫兹行波管用高性能铝酸盐源及其制备方法，本发明所述的太赫兹行波管用高性能铝酸盐源，它包括Ba₃Al₂O₆、Ba₃CaAl₂O₇、Ba₅CaAl₄O₁₂和Ba₂CaWO₆。本发明采用最优摩尔比4：1：0.4～0.8的碳酸钡、碳酸钙和氧化铝粉合成多种物相高性能电子发射材料。本发明制备的铝酸盐钡钨阴极发射电流密度≥50A/cm²(1050℃)，阴极支取电流密度12A/cm²(1050℃)，工作寿命≥2000h。取得了非常好的技术进步。

技术领域

本发明涉及了一种高发射电流密度钡钨阴极用铝酸盐配方及其制备方法，特别是太赫兹行波管用高性能铝酸盐制备技术；该铝酸盐制备的钡钨阴极具备较高的电子发射能力，属于电子发射阴极材料的制备技术领域。

背景技术

国内外不断研究太赫兹波段行波管并以放大器或微波功率模块等形式构建真空电子器件在空间工程和通讯工程、陆基和舰载等平台中的应用优势。由于行波管射频峰值功率P_out＝N×24(J/f²)^4/3(Vb)^13/6，即J∝f²，因此高功率太赫兹波段行波管要求电子源能够形成大电流密度的电子注，约30A/cm²～100A/cm²。目前，太赫兹行波管常用高性能电子源有三种，各有优缺点：场致发射冷阴极，电流密度较大(可达到200A/cm²)，但阴极总电流小，且易高压打火失效，寿命短，无法工程应用；钪酸盐热阴极发射电流密度大(20A/cm²～400A/cm²)，但发射均匀性差、不耐离子轰击、工作寿命短，已在相应的高功率太赫兹器件应用；铝酸盐钡钨热阴极，广泛应用各类行波管，性能稳定，工作寿命长，但发射电流密度相对较小(20A/cm²～50A/cm²)。综合太赫兹行波管用电子源的发射性能与可靠性需求，铝酸盐钡钨热阴极仍被认为最适用下一代太赫兹行波管用阴极。目前，国内铝酸盐钡钨热阴极的发射密度水平为J≥35A/cm²(1050℃)，国外铝酸盐钡钨热阴极的发射密度水平为J≥50A/cm²(1050℃)，与国外先进水平相比存在一定的差距。

为了满足太赫兹行波管的工程应用需求，提高铝酸盐钡钨阴极的发射电流密度是有效的方法。目前，铝酸盐配方以及制备工艺都难以满足太赫兹行波管对高发射电流密度的需求。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有铝酸盐钡钨阴极发射电流密度的不足，提出一种太赫兹行波管用高发射电流密度钡钨热阴极用铝酸盐配方及其制备工艺，可大幅度提高阴极的发射电流密度，增加阴极寿命与可靠性，满足太赫兹行波管对阴极性能的需求。

技术方案：为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：

一种太赫兹行波管用高性能铝酸盐源，其特征在于，它包括Ba₃Al₂O₆、Ba₃CaAl₂O₇和Ba₅CaAl₄O₁₂。

作为优选方案，以上所述的太赫兹行波管用高性能铝酸盐源，它包括Ba₃Al₂O₆、Ba₃CaAl₂O₇、Ba₅CaAl₄O₁₂和Ba₂CaWO₆。